Filho de imigrantes alemães, Julius Robert Oppenheimer nasce em Nova York. Estuda na Universidade Harvard e depois na Universidade de Cambridge, na Inglaterra. Obtém o título de doutor em 1927, pela Universidade de Göttinger, na Alemanha, onde conhece físicos importantes, entre eles Niels Bohr e Paul Dirac.
Contrário ao nazismo, apóia os republicanos na Guerra Civil Espanhola. De volta aos Estados Unidos (EUA), dá aulas de física na Universidade da Califórnia, em Berkeley, e no Instituto de Tecnologia da Califórnia. Destaca-se pela descoberta do processo de colapso gravitacional das estrelas, inevitável, conforme prevê sua teoria, depois que ocorre a queima total de seu "combustível" termonuclear.
Em 1943 é nomeado diretor do Projeto Manhattan, que produzirá nos laboratórios do governo norte-americano em Los Álamos, Novo México, as bombas atômicas lançadas em Hiroshima e Nagasaki.
Apesar de aprovar o bombardeio, com o final da guerra passa a lutar pelo controle internacional das armas nucleares e, por isso, é investigado pelo macarthismo, suspeito de "atividades antiamericanas". Morre em Princeton.